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Die vorliegende Arbeit behandelt die maßgeschneiderte Synthese von Kohlenstoff-Nanofilamenten auf asymmetrisch porösen, keramischen Trägern für potentielle Anwendungen in der Membrantechnik und Katalyse und deren Charakterisierung. Die für die Synthese erforderlichen Katalysatorpartikel (Palladium und Eisen) werden anhand nasschemischer Präparationsmethoden überwiegend auf der Innenseite der rohrförmigen Träger aufgebracht. Dem sich anschließenden Trocknungsschritt folgt die Synthese von Kohlenstoff-Nanofilamenten anhand des Verfahrens der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD-Verfahren). Eine gezielte Variation von Prozessgrößen (bspw. Synthesetemperatur, Kohlenstoffquelle, Katalysatormaterial, Haltezeit und Katalysatorkonzentration) führt zu einer Strukturvarianz der Röhren mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die erhaltenen Kohlenstoffprodukte werden anhand elektronenmikroskopischer, spektroskopischer und thermischer Analysemethoden charakterisiert. Ergänzend wurde in dem apparativen Aufbau der CVD-Anlage eine inline-Analytik implementiert, die die Charakterisierung des Katalysatorverhaltens während der Wachstumsphase erlaubt. Die auf dem Träger abgeschiedenen Schichten aus Kohlenstoff-Nanomaterialien wurden einerseits in Hinblick auf ihre gastrennenden Eigenschaften und andererseits hinsichtlich ihrer katalytischen Eigenschaften anhand einer Modellreaktion untersucht. Insbesondere mit Stickstoff dotierte Röhren zeigen adsorptionsselektive Eigenschaften für Kohlenwasserstoffe (Propan, Propen). Die katalytische Reaktion der oxidativen Dehydrierung von Ethylbenzol zu Styrol (ODEB) konnte erfolgreich anhand der sich auf dem Träger befindlichen Kohlenstoff-Nanofilamenten nachgewiesen werden. Sowohl die elementaren Untersuchungen zu gastrennenden Eigenschaften der Kohlenstoff-Nanofilamente als auch deren Erprobung für katalytische Reaktionen bilden die Grundlage für weitere Entwicklungsmöglichkeiten in Bezug auf katalytisch arbeitende Membranreaktoren.